玻璃纤维无碱和中碱的区别.doc

玻璃纤维无碱和中碱的区别 　　玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，它是以天然矿石为原料，按设计的配方进行配比后，进行高温熔制、拉丝、络纱、织布等工序最后形成各类产品。具有强度大，弹性模量高，伸长率低，电绝缘性好、耐腐蚀等优点，通常作为复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料等，广泛应用于国民经济的各个领域。 　　玻璃纤维的分类方法很多。一般可从玻璃原料成分、单丝直径、纤维外观、生产方法及纤维特性等方面进行分类。以玻璃原料成分分类，是目前最为通俗的一种方法，主要用于连续玻璃纤维的分类。以不同的碱金属氧化物含量来区分，碱金属氧化物一般指氧化钠、氧化钾，由纯碱、芒硝、长石等物质引人。碱金属氧化物是普通玻璃的主要组分之一，其主要作用是降低玻璃的熔点。但玻璃中碱金属氧化物的含量愈高，它的化学稳定性、电绝缘性能和强度都会相应降低。因此，对不同用途的玻璃纤维，要采用不同含碱量的玻璃成分。从而经常采用玻璃纤维成分的含碱量，作为区别不同用途的连续玻璃纤维的标志。根据玻璃成分中的含碱量，可以把连续纤维分为如下几种： 　　无碱纤维(通称E玻璃)：R2O含量小于0.8%：是一种铝硼硅酸盐成分。它的化学稳定性、电绝缘性能、强度都很好。 　　中碱纤维(C玻璃)：R20的含量为11.9%-16.4%，是一种钠钙硅酸盐成分，因其含碱量高，不能作电绝缘 　　材料，但其化学稳定性和强度尚好。 　　高碱纤维：R2O含量等于或大于15%的玻璃成分。一般采用碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料拉制而成。现在国家已经禁止生产此类产品。 　　无碱和中碱玻璃纤两类产品的产量占目前玻纤总产量的98%以上，是用途最广泛的两类产品，在玻纤业内，玻璃纤维就泛指无碱和中碱产品，下面简要从性能、生产工艺和应用领域方面对二者做简单对比。 　　1 性能比较 　　1.1力学性能 　　玻璃纤维纱线的强度取决于单纤维的强度，单纤维的强度与其化学组成相关。国际上都是以新生态纤维的强度来代表玻璃的强度，所谓新生态纤维是指玻璃熔体流经拉丝漏板漏嘴后刚形成的纤维。此时的纤维尚未遭受空气中水分的侵蚀，纤维表面微裂纹的数量和尺寸都极小，此时测得的强度较真实。表2给出了无碱、中碱2种玻璃的新生态纤维拉伸强度。 　　无碱玻璃的强度高于中碱玻璃。影响玻璃强度的因素很多，主要有化学成分、纤维直径、存放时间及环境等。对于实际生产中的玻璃纤维产品来说，其强度除与上述因素有关外还与玻璃熔化质量、成型工艺及装备、浸润剂的种类和品质有很大关系。 　　弹性模量和断裂伸长率也是反映材料性能的重要指标，玻璃纤维弹性模量高、伸长小、并且没有塑性伸长，这是玻璃纤维的特性。弹性模量和断裂伸长率主要取决于玻璃成分，与纤维直径关系不大。 　　1.2化学稳定性 　　化学稳定性是指玻璃抵抗水、酸、碱等介质侵蚀的能力。通常以受介质侵蚀前后的质量损失、析出的碱量及进入侵蚀介质中的玻璃组分、强度损失和直径减少率等指标来衡量。 　　无碱玻璃在水中的失重和析碱量都低于中碱玻璃，表明无碱玻璃的耐水性优于中碱玻璃。 　　在酸性溶液中，中碱玻璃的失重远低于无碱玻璃，说明中碱玻璃的耐酸性明显优于无碱玻璃。 　　无论是失重还是溶出硅离子浓度，无碱玻璃都高于中碱玻璃，可以看出中碱玻璃的耐碱性略好于无碱玻璃。 　　2 生产工艺比较 　　目前无碱和中碱玻纤的生产工艺大体分为两种，一种是池窑法，另一种是坩埚法。以下就原料配方及原料种类、熔制工艺和拉丝成型三个主要工艺环节加以简单比较。 　　2.1玻璃配方及原料种类 　　无碱成分是指碱金属氧化物含量小于1%的硼铝硅酸盐玻璃成分，以SiO2、Al2O3、CaO三元系统为基础，国际上通常叫做“E”玻璃。最初是为电气应用研制的，但今天无碱玻璃纤维的应用范围已远远超出了电气用途，成为一种通用配方。表6给出了目前国际通用的无碱玻璃配方。 　　无碱玻璃纤维的主要原料为：叶腊石，引入Al2O3和Si02;硼钙石，引入B2O3和CaO;石灰石，引入CaO。辅助原料：纯碱，引入R2O3;芒硝，作为助熔剂，同时引入R20;萤石，助溶剂，同时引入CaO和F-。 　　中碱玻璃成分是在Na20—CaO—SiOz三元系统基础上发展起来的钠钙硅酸盐玻璃，1964年我国中碱玻璃5#成分投入工业生产，因其具有较好的化学稳定性和力学性能，至今仍是我国中碱玻璃的通用成分。 　　中碱玻璃的主要原料为：石英砂，引入SiO2;钠石，引入Si02、A1203、Na20;白云石，引入CaO和Mg方解石，主要引入CaO FezO3;纯碱，主要引入R20。辅助原料为：萤石，助溶剂，同时引入CaO和F-;硝酸钠，助溶剂，同时引人Na2O;氧化砷，氧化剂，引人As2O3。 　　2.2熔制工艺 　　无碱和中碱玻璃的熔制主要采用单元窑和马蹄焰窑两种窑型，单元窑一般应用于无碱池窑